【正文】 教育部直屬 國(guó)家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 指導(dǎo)教師： 王憲 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0702100229 學(xué)生姓名： 王俠 學(xué)生班級(jí)： 通信1002 一、設(shè)計(jì)目標(biāo)用51系列單片機(jī)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行，使其能自動(dòng)地完成進(jìn)水、洗滌、漂洗、脫水等功能。采用LED和數(shù)碼顯示管顯示洗衣機(jī)所處在的模式和水位，所處的的洗衣?tīng)顟B(tài)，水溫，以及完成洗衣的剩余時(shí)間。實(shí)現(xiàn)不同模式下水位的選擇一共三種模式（標(biāo)準(zhǔn)，輕柔，快洗），四種水位，當(dāng)洗衣機(jī)啟動(dòng)后，上水電磁閥打開(kāi)注水，當(dāng)水到達(dá)設(shè)定的限位時(shí)，上水電磁閥斷電，注水過(guò)程停止，啟動(dòng)電機(jī)全自動(dòng)控制洗衣操作，整個(gè)過(guò)程的進(jìn)行按時(shí)間控制，時(shí)間自定，軟件編程使用匯編語(yǔ)言。洗衣機(jī)功能要求二、洗衣機(jī)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段。控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)和外部硬件電路構(gòu)成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，單片機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程，主要由AT89S51單片機(jī)、2位共陽(yáng)數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥組成。 按鍵洗衣機(jī)面板上有4個(gè)按鈕：1K1為啟動(dòng)鍵，K2用于模擬洗衣機(jī)的蓋板打開(kāi)，K3用于快速洗衣方式；當(dāng)脫水時(shí)，模擬蓋板合閉，K4用于脫水。 洗衣程序洗衣機(jī)的主要工作程序是：洗滌——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。（1） 洗滌過(guò)程：放好待洗物，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥通電，向洗衣機(jī)供水，當(dāng)供水達(dá)到預(yù)定水位時(shí)，水位開(kāi)關(guān)接通，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止供水。洗滌電動(dòng)機(jī)接通電源，帶動(dòng)波輪(或桶)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生各種形式的水流攪動(dòng)衣物進(jìn)行洗滌。通過(guò)電動(dòng)不停的正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)、反復(fù)循環(huán)，形成洗滌水對(duì)洗滌物產(chǎn)生強(qiáng)烈的翻滾作用。同時(shí)，衣物之間、衣物與四周桶壁之間產(chǎn)生互相摩擦和撞擊力，以次達(dá)到洗滌衣物的目的。(2) 漂洗過(guò)程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗滌液，因此，漂洗過(guò)程與洗滌過(guò)程的電器動(dòng)作是完全相同的。（3)脫水過(guò)程：洗滌或漂洗過(guò)程結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，排水閥通電，打開(kāi)排水閥門排水。當(dāng)水位低到一定程度時(shí)，滿足安全條件，脫水電動(dòng)機(jī)接通，電機(jī)帶動(dòng)脫水桶高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力把衣服上的水從桶壁的小眼里甩出。、設(shè)計(jì)總方框圖單片機(jī)89C51進(jìn)水電磁閥排水電磁閥電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)顯示屏蜂鳴器 水位開(kāi)關(guān) 安全開(kāi)關(guān) 程序選擇/啟動(dòng)/暫停 　　　　　　　洗衣機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)方框圖 基于單片機(jī)洗衣機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序在洗滌脫水桶內(nèi)自動(dòng)完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過(guò)程。洗衣時(shí)控制系統(tǒng)打開(kāi)進(jìn)水電磁閥開(kāi)始注水；當(dāng)洗滌脫水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)洗衣。電機(jī)在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)通過(guò)傳動(dòng)帶動(dòng)波輪執(zhí)行洗滌程序；當(dāng)洗滌時(shí)間終了，控制系統(tǒng)切斷電機(jī)電路打開(kāi)排水電磁閥開(kāi)始排水；然后再次注水，洗衣機(jī)進(jìn)入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為2次漂洗）后，開(kāi)始排水，同時(shí)排水電磁閥的動(dòng)作并且松開(kāi)為脫水程序作好準(zhǔn)備；排水結(jié)束后系統(tǒng)控制電機(jī)單方向高速運(yùn)轉(zhuǎn)完成脫水程序；當(dāng)脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機(jī)斷電，排水閥復(fù)位。 洗衣機(jī)的三大功能是實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌、漂洗和脫水，加上進(jìn)水，我們把這四個(gè)洗衣機(jī)動(dòng)作編排成4個(gè)代碼。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，洗衣機(jī)將進(jìn)入洗衣過(guò)程選擇狀態(tài)，此時(shí)數(shù)碼管顯示00，用戶按啟動(dòng)、暫停鍵可以顯示不同的過(guò)程代碼（在01－09之間循環(huán)顯示以指示選擇不同的洗衣過(guò)程）。3秒內(nèi)若無(wú)按鍵動(dòng)作，蜂鳴器開(kāi)始鳴叫6下（時(shí)間長(zhǎng)度共3秒）以提醒用戶；開(kāi)始進(jìn)入相應(yīng)過(guò)程的洗衣程序，此后啟動(dòng)暫停按鈕只起暫?；蚶^續(xù)洗衣程序執(zhí)行作用，數(shù)碼管顯示完成本次洗衣的剩余時(shí)間。 三大功能中的漂洗實(shí)際上是由洗滌和脫水功能組成的,如一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌過(guò)程（過(guò)程代碼）中，漂洗功能包括了時(shí)間均為2分鐘的脫水、洗滌、脫水、洗滌。因此，在編寫控制程序?qū)崿F(xiàn)三大功能時(shí)只需編寫洗滌和脫水功能的代碼，然后作為子程序調(diào)用即可。完成一次洗衣過(guò)程所需的動(dòng)作有：（1）進(jìn)水動(dòng)作　進(jìn)行洗滌時(shí)，盛水桶內(nèi)的水量必須到水位設(shè)定要求。而水位的高低可以通過(guò)調(diào)節(jié)水位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。洗衣機(jī)的進(jìn)水和水位判斷是由水位開(kāi)關(guān)和進(jìn)水閥的開(kāi)合來(lái)進(jìn)行控制的。當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有水或水量達(dá)不到設(shè)定水位時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥閉合，開(kāi)始注水；當(dāng)桶內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)。水位開(kāi)關(guān)受壓閉合；程序就可進(jìn)入下一步（洗滌）處理。若打開(kāi)進(jìn)水閥后20分鐘內(nèi)不能進(jìn)水，則將出錯(cuò)報(bào)警，用戶只能關(guān)閉洗衣機(jī)電源進(jìn)行相關(guān)檢查后方能重新開(kāi)機(jī)。（2）排水動(dòng)作　進(jìn)入脫水動(dòng)作前應(yīng)先排水。為了避免空排水造成時(shí)間浪費(fèi)以及排水不完而帶水脫水造成對(duì)電機(jī)的損害，洗衣機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量（由水位開(kāi)關(guān)決定）對(duì)排水時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。設(shè)排水開(kāi)始至水位壓力開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)所需的時(shí)間為D，則總的排水時(shí)間為2D＋T（T取60秒，總的排水時(shí)間不應(yīng)大于190秒）。因此，在開(kāi)始排水時(shí)，控制程序?qū)⑼瑫r(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，在D秒后若收到水位壓力開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的信號(hào)，則再排水D＋T時(shí)間后，就可以結(jié)束排水進(jìn)入脫水動(dòng)作。若D大于65秒，說(shuō)明排水系統(tǒng)有故障；洗衣機(jī)將停止動(dòng)作并蜂鳴報(bào)警，提醒用戶排除故障（安全開(kāi)關(guān)打開(kāi)又閉合認(rèn)為是一次故障詯處理）后再繼續(xù)。需要注意的是：排水結(jié)束后排水開(kāi)關(guān)還是打開(kāi)的。(3)洗滌動(dòng)作　洗滌動(dòng)作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)－停止”。不同的洗衣過(guò)程，控制電機(jī)執(zhí)行“正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)－停止”的時(shí)間是不同的，標(biāo)準(zhǔn)洗滌過(guò)程可?。海?duì)于輕柔洗滌和強(qiáng)力洗滌過(guò)程，這個(gè)時(shí)間要作相應(yīng)調(diào)整。洗滌過(guò)程中若遇水位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或用戶要求補(bǔ)水（重新選擇水位），則要停止洗滌動(dòng)作并打開(kāi)進(jìn)水閥進(jìn)水直至水位滿足要求再繼續(xù)。此外，洗滌動(dòng)作的最后15秒，電機(jī)還要進(jìn)行快速的停止‘‘正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)―停止’’處理，以避衣服擰成一團(tuán)。程序流程見(jiàn)洗滌子程序（4）脫水動(dòng)作　排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動(dòng)作，脫水是通過(guò)電機(jī)的正轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)要求排水閥一直打開(kāi)，也正是由于排水閥的打開(kāi)，才使脫水時(shí)的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時(shí)的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度。（通過(guò)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)）。脫水分間隙脫水和長(zhǎng)脫水，間隙脫水時(shí)間為30秒，電機(jī)按“正轉(zhuǎn)－停止”的周期循環(huán)動(dòng)作，時(shí)間為“正轉(zhuǎn)4秒－停止3秒”。長(zhǎng)脫水時(shí)電機(jī)將一直調(diào)整正轉(zhuǎn)，所需時(shí)間由用戶選擇的過(guò)程決定，一般有3分鐘和5分鐘的長(zhǎng)脫水時(shí)間。進(jìn)入脫水前若洗衣機(jī)桶蓋是打開(kāi)的，則進(jìn)行鳴叫、顯示告警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，再經(jīng)過(guò)30秒延遲后關(guān)閉排水閥。脫水時(shí)若遇暫停，則重啟時(shí)需延時(shí)5秒后再進(jìn)行電機(jī)動(dòng)作，目的是用于同步機(jī)械動(dòng)作的滯后。程序流程見(jiàn)脫水子程序流程圖。(5)LED的顯示 89C51對(duì)可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是各LED管能穩(wěn)定地同時(shí)顯示各自的字形；動(dòng)態(tài)顯示是指各LED輪流地一遍一遍顯示各自字符，人們由于視覺(jué)器官的惰性，從而版的是各LED似乎在同時(shí)顯示不同字形。（6）其它動(dòng)作　為了有更好的人機(jī)交互，進(jìn)行洗衣時(shí)數(shù)碼管要顯示剩余時(shí)間（單位為分鐘），并且以1秒的頻率不停地閃爍。此時(shí)如果按下暫停按鈕，則時(shí)間顯示不閃爍。隨著洗衣過(guò)程的進(jìn)行，顯示時(shí)間將不斷減少直至洗衣程序完成后顯示“0”。剩余時(shí)間的獲得可以通過(guò)如下方法：根據(jù)用戶所選的過(guò)程代碼可以獲得包含這一過(guò)程的所有動(dòng)作（9個(gè)過(guò)程所包含的動(dòng)作需要的時(shí)間見(jiàn)功能選擇代碼表），由于相應(yīng)的動(dòng)作有預(yù)設(shè)的時(shí)間（動(dòng)作對(duì)應(yīng)的代碼和預(yù)設(shè)時(shí)間見(jiàn)表動(dòng)作代碼表），因此，根據(jù)本次過(guò)程余下的動(dòng)作可以通過(guò)查表的方式獲取剩余時(shí)間。三、洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1)主程序設(shè)計(jì) 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)要求，控制主程序流程圖如圖所示。洗衣機(jī)通電之后，單片機(jī)上電，首先進(jìn)行程序的初始化，包括定時(shí)器O、外部中斷O、外部中斷l(xiāng)的初始化，以及各參數(shù)初值的設(shè)定。默認(rèn)洗衣強(qiáng)度為“標(biāo)準(zhǔn)洗”，漂洗次數(shù)3次。然后掃描KKKK5鍵的狀態(tài)，確定洗衣強(qiáng)度R洗衣時(shí)間R3和漂洗次數(shù)R4。洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣強(qiáng)度，液晶顯示預(yù)設(shè)洗衣時(shí)間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)鍵K2按下，洗衣機(jī)從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成進(jìn)水——洗滌——脫水——漂洗的循環(huán)過(guò)程。當(dāng)洗衣結(jié)束時(shí)，控制蜂鳴器發(fā)聲。開(kāi)始結(jié)束報(bào)警？脫水、漂洗程序洗滌程序進(jìn)水程序啟動(dòng)？初始化查詢洗衣強(qiáng)度R2的值查詢洗衣時(shí)間R3的值查詢漂洗次數(shù)R4的值 主程序流程圖1進(jìn)水程序設(shè)計(jì) 當(dāng)P3．0=1時(shí)，打開(kāi)進(jìn)水電磁閥開(kāi)始進(jìn)水。當(dāng)水位到達(dá)要求時(shí)，P1．0=0，即水位開(kāi)關(guān)K1閉合，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，P3．0=0，迸水結(jié)束； 2洗滌過(guò)程程序設(shè)計(jì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)均為10S，根據(jù)R2的值確定洗衣強(qiáng)度、洗衣時(shí)間R3以及電動(dòng)機(jī)的間歇時(shí)間。洗衣開(kāi)始電機(jī)正轉(zhuǎn)10s電機(jī)停轉(zhuǎn)延時(shí)1s進(jìn)入漂洗脫水程序